Problem beim geregelten stepup Konverter

Moin,

ich hätte den Sperrwandler Konverter jetzt auch so gut wie fertig, nur gibt es durch die Regelung folgendes Problem:

Bei 0,6V/5A bekommt man durch die konstante Ausgangsspannung einen negativen Innenwiderstand am Eingang des Konverters:

0.65V/4.61A, 0.6V/5A, 0.55V/5.46A, ... also ca -0.128 Ohm.

Wenn die Spannungsquelle einen größeren absoluten Innenwiderstand aufweist, ist die Spannung nicht stabil, sondern bricht weiter zusammen bis zur Strombegrenzung.

Was macht man in solchen Fällen, irgendeine Regelung braucht man beim Sperrwandler, aber dann doch wieder von der Eingangsspannung abhängig?

Jens

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Jens Dierks
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Das ist bei jeder Leistungsregelung so.

? - das bedeutet aber auch nichts anderes, als dass die Spannungsquelle zu wenig Leistung hat.

Nein, man braucht eine Spannungsquelle, die genügend Leistung abgeben kann. Dann kommt es gar nicht erst so weit.

Marcel

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Marcel Müller

"Jens Dierks" schrieb im Newsbeitrag news:46580d81$0$29461$ snipped-for-privacy@news.freenet.de...

Ja.

ist sie ungeeignet weil ueberlastet.

Abschalten, rote Lampe an.

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MaWin

MaWin schrieb:

Man kann das Problem deutlich entschärfen, indem man den Regler (oder den Last-Ausgang) erst freigibt, wenn die Eingangsspannung eine bestimmte Schwelle überschritten hat. Damit ist der Anlauf unter Last meistens in den Griff zu kriegen.

(Trotzdem gilt das schon von den anderen geschriebene.)

Tilmann

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Tilmann Reh

Tilmann Reh schrieb:

Erstmal Danke für die Antworten, auch wenn es das "Problem" nicht wirklich löst. Ich muss ja den Strom messen können, was wiederum den Innenwiderstand der Quelle erhöht. Ok, man müsste dann ein spezielles Netzteil mit V_sense bzw negativen Innenwiderstand nehmen. Übrigens bleibt das Problem ja bestehen, auch wenn der Konverter schon angelaufen ist: Wenn man die Eingangsspannung absenkt, dann wird das Spannungs/Strom-Verhältnis immer ungünstiger, bis der kritische Punkt überschritten ist und die Spannung wieder total zusammenbricht. Auch wenn die Quelle die Leistung bringt, sie ist halt einfach zu hochohmig. Stromquellen sollte man also per se nicht an geregelten Konvertern betreiben?

Naja ok, der Konsens ist also dass ich nichts am Konverter ändern soll und die Quelle ändern muss. Verzögert die Sache natürlich etwas. Solange Oliver unter 0.12 Ohm Innenwiderstand kommt...

Jens

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Jens Dierks

"Jens Dierks" schrieb im Newsbeitrag news:465823fb$0$22615$ snipped-for-privacy@news.freenet.de... | Tilmann Reh schrieb: | > MaWin schrieb: | >

| >>> Was macht man in solchen Fällen | >>

| >> Abschalten, rote Lampe an. | >

| > Man kann das Problem deutlich entschärfen, indem man den Regler (oder | > den Last-Ausgang) erst freigibt, wenn die Eingangsspannung eine | > bestimmte Schwelle überschritten hat. Damit ist der Anlauf unter Last | > meistens in den Griff zu kriegen. | | Erstmal Danke für die Antworten, auch wenn es das "Problem" nicht | wirklich löst. Ich muss ja den Strom messen können, was wiederum | den Innenwiderstand der Quelle erhöht. Ok, man müsste dann ein | spezielles Netzteil mit V_sense bzw negativen Innenwiderstand | nehmen. | Übrigens bleibt das Problem ja bestehen, auch wenn der Konverter | schon angelaufen ist: Wenn man die Eingangsspannung absenkt, dann | wird das Spannungs/Strom-Verhältnis immer ungünstiger, bis der | kritische Punkt überschritten ist und die Spannung wieder total | zusammenbricht. Auch wenn die Quelle die Leistung bringt, sie | ist halt einfach zu hochohmig. Stromquellen sollte man also per | se nicht an geregelten Konvertern betreiben? | | Naja ok, der Konsens ist also dass ich nichts am Konverter ändern | soll und die Quelle ändern muss. Verzögert die Sache natürlich | etwas. Solange Oliver unter 0.12 Ohm Innenwiderstand kommt...

Es ist sinnlos, den Konverter niederohmiger als die Quelle zu machen! Auch hier gilt die Sache mit der Leistungsanpassung.

Es gibt z.B. Ladegeräte die die Netzspannung messen, während sie langsam die Leistung hochregeln, und somit an den Punkt der maximal zulässigen Leistungsaufnahme sich rantasten. Also Kilowatt für Elektroauto nachzuladen ...

- Henry

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Henry

Nein, sie bringt die Leistung nicht. Die Maximale Leistung wird genau dann abgegeben, wenn Quell- und Lastimpedanz gleich sind (absolutwerte, nicht differenziell). Im Bereich darunter ist die Quelle prinzipsbedingt nicht sinnvoll nutzbar. Und wenn man einen Wirkungsgrad von 50% und mehr bei der Entnahme der Leistung erzielen möchte, sollte man tunlichst von diesem Maximum Sicherheitsabstand waren.

Stromquellen?

Was ist das für eine Quelle, und was passiert mit dem nicht benötigten Strom? Also, falls das irgendwas solarzelliges ist, so etwas regelt man mit einem MOS-FET, das die Zellen kurzschließt.

Marcel

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Marcel Müller

Ja, das ist der kritische Punkt, wenn dann die Spannung weiter zusammenbricht wird die abgegebene Leistung kleiner. Das ist auch das worauf Tilmann hinwies: man muss erstmal über diesen Punkt hinaus kommen, damit man in den unkritischen Bereich gelangt.

Das mit der Brennstoffzelle bei Leistungsanpassung ist sowieso Mist...

? Hab ich nicht verstanden, zum Messen des Maximalstroms?

Jens

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Jens Dierks

Ach, Brennstoffzelle!

OK, das Problem ist also, dass man es bereits mit einer vornehmlich Leistungsgeregelten Quelle zu tun hat, die keine intrinsische Regelung der abgegebenen Leistung erlaubt. Ein labiles Gleichgewicht also.

Da gibt es nur zwei Wege:

Entweder man muss die Brennstoffzufuhr regeln. Und um schnelle Spitzen zu überbrücken braucht man noch einen Energiespeicher. Im einfachsten Fall ein dicker Elko, besser ein Akku. Der Elko hat den Vorteil, dass seine Spannung direkt mit dem Ladezustand korreliert. Da muss man nur noch die Brennstoffzufuhr über die Elkospannung regeln. Beim Akku braucht es einen Ladecontroller.

Die zweite Lösung ist: die Brennstoffzellenleistung ist immer größer als die benötigte Nutzleistung und man regelt den Wirkungsgrad des Netzteils. Das läuft auf einen klassischen Shuntregler hinaus (Prinzip Z-Diode).

Alles andere mündet notwendigerweise in einem der Extremzustände.

Nö, um die überschüssige Energie zu verbraten. Und am besten geht das in den großflächigen Solarzellen selbst. Gearbeitet wird mit PWM. Man schaltet letztlich zwischen Kurzschluss und angeschlossenem Verbraucher um.

Marcel

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Marcel Müller

Naja, die ganze Geschichte war, dass Jemand nach einen 0,6V auf

30V (30W) Konverter für eine Brennstoffzelle gefragt hatte, mit möglichst guten Wirkungsgrad. Irgendwie kam es nach längerer Diskussion dazu, dass ich auch 90% Wirkungsgrad für möglich halte (da ging es eher um physikalische Grenzen als um Sinnhaftigkeit). Was ich gebaut habe ist nur noch um die 90% zu zeigen (wir hatten uns auf 3W geeinigt), hat also im Grunde nicht mehr viel mit der Brennstoffzelle zu tun. Eine Möglichkeit wäre vielleicht noch, dass der Konverter selber über kurzzeitige Änderungen des Stroms und Messung der Aufnahme- leistung, die maximale Abgabeleistung selbstständig findet und diesen Arbeitspunkt beibehält. Natürlich nur solange die maximale Abgabeleistung nicht überschritten wird. Aber das wäre eher etwas für einen Solarregler oder so.

Jens

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Jens Dierks

Hallo Jens,

Muss man ja keine sofortige Leistungsanpassung machen.

Sieh Dir einmal einige der Methoden zu Maximum Power Point Tracking (Suchbegriff MPPT) an. Bei den Solarleuten recht beliebt. Einer der Kniffe ist, mit dem Regelpunkt leicht hin und her zu wandern und herauszufinden, in welcher Richtung das Optimum liegt. Dann da hin regeln, bis der Regler "merkt", dass es aus welchem Grund auch immer wieder in Richtung Keller geht. Geht am besten per Prozessor. Aber unsereins macht das natuerlich analog ;-)

Noch ein Tip: Ich weiss nicht, was Dithering in Deutsch heisst. Dabei wird um den gerade anliegenden Arbeitspunkt der Schaltung eine Frequenz aufmoduliert, die deutlich oberhalb der Bandbreite der Regelschleife liegt. Die Regelschleife "schwaenzelt" sozusagen geringfuegig auf und ab. Dann detektiert man die Richtung, in die der Wirkungsgrad besser wird und die Schleife regelt solange dahin, bis er wieder schlechter wird. Wenn es richtig gemacht ist, folgt die Regelschleife der optimalen Ausbeute, bis die Sollspannung am Ausgang erreicht ist. Wenn das Dithering zuviel auf den Ausgang "durchknattert", wird selbiges bei Erreichen der Sollspannung graduell herausgenommen.

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Gruesse, Joerg

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Joerg

"Joerg" schrieb im Newsbeitrag news:DDZ5i.12031$ snipped-for-privacy@newssvr11.news.prodigy.net...

Braucht man doch nicht, die Brennstoffzelle liefert MAXIMAL so viel Leistung, bis ihre Spannung auf 0.65V (MPP-Point) abgesunken ist, mehr Stro zu ziehen ist also sinnlos, man kann abschalten. Braucht man nicht allen Strom, zieht man weniger, woraufhin die Spannung der Brennstoffzelle bis auf Leerlauf von ca. 1.3V steigt. Die Umsetzung von Brennstoff mit Sauerstoff kommt im Leerlauf zum Erliegen.

MPP-Tracking braucht man nur, wenn man moeglichst schnell Akkus laden will. Bei der Brennstoffzelle ist der Tank der Akku.

Dithering

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Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
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MaWin

Hallo Manfred,

Wenn 0.65V wirklich der MPP ist, dann hast Du wohl recht. Da kann man einfach bei Erreichen dieser Schwelle abregeln.

Ah, danke. So wie Koffer schleppen bei uns schlepping the baggage heisst.

--
Gruesse, Joerg

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Joerg

Hallo Joerg,

Man will ja nicht unnötig viel Brennstoff verbrauchen, also sollte man den Gesamtwirkungsgrad immer im Auge haben (also mit dem Wirkungsgrad der Brennstoffzelle). Ich kenne die Kennlinien von Brennstoffzellen allerdings nicht.

...

Jupp, das meinte ich ja auch.

Kommt drauf an, wie langsam man das machen muss. Bei 0,1 Hz wird das analog vielleicht etwas unhandlich.

Ist halt die Frage, ob das bei einem Sperrwandler so ohne weiteres möglich wäre. Da schlägt die Schaltfrequenz ja schon gut auf den Eingang durch. Oder man macht jeden 2. Takt die "On-Phase" etwas länger und erhält dann eine Modulation.

Jo, das wäre das Ziel, hätte ich Solarzellen auf dem Dach würde ich das evtll auch machen, isch aabe aber gar kein Dach.

Jens

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Jens Dierks

Hallo Jens,

Sollte sich ueber Internet herausfinden lassen. Nach dem, was Manfred schrieb, sieht das unterhalb 0.65V aber eher zappenduster aus.

Hatte ich in meinem letzten Design analog gemacht, bis etwa 0.3Hz. Waere auch noch niedriger gegangen, war aber nicht noetig. Allerdings war das eher eine "Such-Finde" Schleife. Hat jedenfalls beim Review Eindruck gemacht. "You mean, that's it? No processor?"

Regnet das dann nicht rein? SCNR ;-)

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com
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Joerg

Jens Dierks schrieb:

Nein, die Spannung. Ist einfacher und wirkungsvoll - bei Überforderung der Quelle (d.h. Absinken der Eingangsspannung unter 0.6V) wird einfach die Last abgeworfen. (In manchen Anwendungen kann auch das Herunterregeln der Ausgangsspannung eine sinnvolle Möglichkeit sein.)

Aber für den Test bei Oliver muß letzter eben einfach [tm] eine hinreichend niederohmige Quelle anschließen, das weiß er bestimmt.

Tilmann

--
http://www.autometer.de - Elektronik nach Maß.
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Tilmann Reh

Tilmann Reh schrieb: ...

Yep, und den Eingangsstrom braucht man für die Leistungsmessung (relativ genau). Deswegen meinte ich das mit der Strommessung, ich wollte den Wirkungsgrad dann auch schon vorher kennen. Allerdings vermute ich dass mein Netzteil nicht so einen tollen Innenwiderstand hat, sonst könnte ich den Strom evtll auch über einen 0.01 Ohm Widerstand messen.

Jens

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Jens Dierks

Nicht bei mir, aber vermutlich haben die Leute weiter oben schon ein Dach übern Kopf

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Jens Dierks

Hallo,

soso, und wenn sie dann rausgefunden haben das weit über 3,68 kW gehen schaltet der 16 A Leitungsschutzschalter nach einiger Zeit schliesslich ab. An wieviel kW aus was für einem Anschluss denkst Du dabei eigentlich?

Bye

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Uwe Hercksen

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